科技日报记者 金凤 通讯员 杨芳
当下，锂资源的利用备受关注，寻找高效、绿色的提锂技术成为研究热点。记者26日从南京工业大学获悉，该校教授邢卫红、仲兆祥团队与澳大利亚蒙纳士大学教授王焕庭合作，系统阐述无机固态电解质（ISSEs）作为离子选择性膜在海水直接提锂中的革命性潜力。团队认为，若能提高膜材料运行的稳定性，同时配以政策支持，10年内海水提锂的成本有望降至2万美元/吨，与盐湖提锂持平。相关成果发表在国际学术期刊《自然综述·材料》上。
论文的共同通讯作者仲兆祥介绍，在工业界，锂是电池的核心材料。目前，约60%的锂从盐湖卤水中提取，但提取过程耗时、成本高且污染环境。虽然海洋中蕴藏的锂达2300亿吨，但由于传统离子分离膜材料不能有效分离单价离子、稳定性差，所以大量的海洋锂资源尚待开发。
2015年，ISSEs首次被用作锂离子选择性膜从海水中提取锂。“ISSEs最初用于全固态电池，作为一种创新的离子选择性膜材料，ISSEs能够高效、精准地分离并提取锂离子，不仅能够克服传统提锂方法效率低、污染重等难题，还能大幅提升锂的回收效率。”仲兆祥说。
在论文中，研究团队介绍了ISSEs的多种类型及其发展过程中面临的技术挑战，并着重强调了其膜制品在锂萃取方面的巨大潜力。
仲兆祥表示，ISSEs独特的晶体结构，能帮助其有选择性地快速传输锂离子。ISSEs的晶格孔径有限，无法容纳带有完整水合壳层的锂离子，因此锂离子在通过材料前必须首先脱去外层结合的水分子。脱水后，裸露的锂离子在相互连接的空位和间隙缺陷之间跳跃，可以高效传输锂离子。
“离子通道的尺寸类似‘智能门禁’，与晶格结构相匹配的离子如锂离子可‘丝滑通过’，但离子半径大于晶格结构孔径的钠、钾等离子在穿过ISSEs时，离子迁移效率会显著降低，离子会被‘拒之门外’，从而实现选择性离子传输。”论文第一作者、南京工业大学教授刘泽贤说。
刘泽贤表示，未来，ISSEs膜将有望推动锂资源的大规模开发，为新能源汽车、高端制造和新能源产业提供支撑。
